DE1526040A1 - Verfahren zur Beheizung von Gefaess- und Warmhalteoefen und hierfuer geeignete Brenner - Google Patents

Description

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N PATENTANWÄLTE

PHOTEOTPATEKT

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zu der Patentanmeldung

VILLEBOY 4 BOGH
Keramische Werke. KG.
6622 Wadgassen / Saar

betreffend -

Verfahren zur Beheizung von uefäfB- Lind warmhalteöfen und hierfür geel&nete Brenner

Die Erfindung bringt ein neues system zur Beheizung von Häfen-, Tiegel- oder Tiefofen zum Waruiialten oder i,inschmelzen von Metallen bzw.-Glas und zwar für Ofenheiten, in wel'chen mehrere Häfen bzw. Tiegel untergebracht werden können. Alle diese Ofentypen besitzen einen runden manchmal auch ellipsoiden Herd mit entsprechend gewölbter Decke, wobei auf den Herd die Häfen, Tiegel oder blocke eingesetzt werden.. Voraussetzung für ein'einwandfreies Funktionieren dieser Gefäßöfen ist eine über den gesamten Ofenquerschnitt ausserordentlich gleichmassige Temperaturverteilung, also ein möglichst gleichraässiges Wärmeangebot. über die ganze Herdfläche. : Hierzu ist Voraussetzung, dai die wärmeübertragung in erster

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Linie durch Gasstrahlung und nur in zweiter Linie durch Reflexion des aufgeheizten Gewölbes erfolgt. Bekanntlich ist die Wärmestrahlung- von Festkörpern um viele ε höher als von Gasen. Aus diesem Grund wird allgemein mit leuchtender Flamme gearbeitet, wenn der Wäriueübergang in erster Linie durch die Flamme selbst erfolgen soll. Wird ein ;nit an sich- nicht leuchtender Flaauiie- abbrennendes Gas, also vor allem ätarKgas, insbesondere ^: Ferngas, welches reich an x-lohlenwasserstoffen ist, oder ; auch Erdgas angewandt, so ist meistens eine Karburierung erforderlich, damit eine.leuchtende Flamme erhalten. Werden jedoch hochivertige Gläser oder Speziallegaerungeh in dem Hafen bzw. Tiegel eingeschmolzen oder, warmgehalten, so kann eine Karburierung unzweckrnässig sein, da ait dieser - wenn sie im wesentlichen Jiit öl oder- Koksstauo erfolgt eine Verunreinigung des Materials oder eine Aufkohlung der Schmelze eintreten kann. - ■ ■

Die Erfindung bringt nun; ein Verfahren zur. Beheizung -^: : derartiger Ofentypen und einen hierfür geeigneten Brenner unter Verwendung eines kohlemsrasserstaffhaltigeri Gases, welches-.mit einer nicht leuchtenden ."Flamme" verbrennt, wo beifür die spezielle Konstruktion des Ofensystents .-eine weiche' Flamnenführung mit ausreichender' Leuchtkraft für die ,iär;ae- - Übertragung im wesentlichen auf der Basis von Gasstrahlung vtnd Strahlung der glühenden Kohlenstoffteilchen erreicht wird, Nach der Erfindung erhält man somit eine ia Bereich des öfen-■ gewölbes sich breit ausdehnende", leuchtende Flaume," die bis '- .' ■■■■■.■ 0098-09/04B7

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zu der Ofenwandung reicht und damit über die ^esa^ite Arbeitsbreite des Ofens eine gleichinaissige l'e.-nperatarverteilung gewährleistet, besonders zu beachten ist, daß durch die erfindun^s^eiiiässen Brenner bei ^uter jj'laininenführung keine übermässige Beaufschlagung der Gewölbe und damit ein übermässiger GewölbeverschleitS eintritt. Die mit den erfindungsgemässen Brennern ausgestatteten Öfen zeichnen sich daner nicht nur durch eine besonders grosse Haltbarkeit der Zustellung insbesondere auch im Bereich der Decke aus, sondern auch durch eine hervorragend gleichinässige Erwärmung bzw. Warmhaitun^ der eingesetzten "Hafen, Tiecel oder Blöcke. ■

Bei derartigen Öfen erfolgt der it*>ucn< ai-abzug an mehreren Stellen an den Ofenwänden rait üichtun.t, aacn untexi in deii Unterofen. Die Flaosaeiiführun^ niixii also so .sein, da:s die Hauchgase bei Eintritt in das Ab^assystera niciic mehr zu hei3 sind. Eei <5esen Öfen handelt es sich ja iaeist nicht urn heimgehende, so daiB die Abgaswärme nur besciirenkt für die Luft vorwärmung nutzbar gemacht werden icaxin. Die ,nit den erfindungsgeniassen. Brennern ausgestatteten Ofen zeichnen sich dadurch besonders aus, da^ die irase t,ei Eintritt in das Ab^assystein vollständig ausgebraiint sind und in den nachgeschalteten Bekuperatoren oder Regeneratoren keine Nachverbrennung raehr erfolgt.

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Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Beheizung von runden oder unrunden Gefäßöfen wie Häfen- oder

. Tiegelöfen und Warmhalteöfen wie Tieföfen mit zentraler Brenneröffnung· im Herd für'otarkgas und ist dadurch gekennzeichnet, dali man im Unterofen in die gegebenenfalls vorgewärmte gesamte Verbrennungsluft "eine kleine Teilmenge des ötarkgases einführt und verbrennt, das heiße uasgehiisch an einer wärme ü Der tragenden Wand vorbeileitet, an deren anderer Seite die ijtarkgas-Hauptmenge zur Vorwärmung ™ und teilweisen Krackung der enthaltenen Kohlenwasserstoffe entlang strömt, man die teilweise gekrackte Starkgäs-Hauptiiienge und das Gasgemisch gemeinsam ohne starke Durchmischung

, zentral von unten in den Ofen einführt und dort mit einer ; langen leuchtenden Flamme verbrennt.

Die Erfindunj- betrifft auch einen Brenner zur Durchführung des Verfahrens zur Beheizung der Gefäßöfen der durch eine zentrale Zuführung 1 für die Starkgas-Hauptmenge innerhalb eines ^ .Schachtes 2 aus mindestens im oberen Teil 2a feuerfestem ;.aterial als warneübertragende Wand gekennzeichnet ist. Dieser ochac.it 2 ist von einer Luftkamrner 3 umgeben, welche nach aussen von einer Isolierwand 4 begrenzt ist. In der Luft kaminer 3 sind Offnungen 6 für die Zuführung der Starkgas-TjBlloienge vorgesehen. Die Brenneröffnung in den Ofen ist so ausgebildet, daß eine parallel aufsteigende Führung der

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Gase aus der Luftkammer 3 und dem Schacht 2 gegen das Ofengewölbe gewährleistet ist. Die in die Luftkammer 3 mündenden Öffnungen 6 sind bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Brenner entweder ein Hingschlitz öder über einen oder mehrere Kreisleitungen 10 angeordnete Düsen 11 in der Isolierband 4. Die Neigung der Düsen 11 bzw. des Ringschlitzes I3 ist vorzugsweise der Art, daß die Flamme bei der Verbrennung der Starkgas-Teilmenge innerhalb des Stromes der gesamten Verbrennungsluft gegen den wärmeübertragenden Schacht 2 gereichtet ist.

Der erfindungsgemässe Brenner eignet sich für alle Ofenforirien, also für Rund- und Ellipsoidöfen. Die Brennerteile 2, 2a, 3,.^ und 6 sind in Anpassung an die Ofenform

.. bei

bei kreisrunden Ofen koaxial, konzentrisch und/ellipsoiden Öfen in gleicher Welse ellipsoid ausgeführt.

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Beheizung von Gefäß- und" Warmhalteöfen sowie die hierfür geeigneten Brenner · sollen nun anhand eines Hafenofens, wie er in der Glasindustrie zur Anwendung gelangt, näher erläutert werden. ; Das Brennersystem ist zentral in einen runden Mehrhafenofen eingebaut. Rund um die zentral angeordnete Brenner-

z.B.
öffnung sind im Herd 8 Glashäfen eingesetzt. Die A,bz/ugsschachte für Rauchgas und übergelaufenes Glas liegenzwischen dem Hafen und der Ofenwand. Dieser Mehrhafenofen soll mit Ferngas, also ein Starkgas mit einem beträcht-

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lichen Anteil an methan, beheizt werden. Die Verbrennungsluft kann gegebenenfalls vorgewärmt sein und zwar wie üblich entweder mit Regeneratoren oder wie auch bereits vorge-

.? schlagen mit Rekuperatoren. Der Ofen soll mit möglichst gerin t gern Luftüberschuii gefahren werden.

Beiliegende Figuren zeigen schematisch das erfindung.s- \ gemässe Verfahren und Brennersystem. :

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Wach einer speziellen Aüsführungsform des erfindungsgemässen Brennersystems befindet sich nach Figur 1 im Zentrum des Unterofens exakt unter dem hittelpunkt des '· Herdes 5 und Ofengewölbes eine Gaszuführung 1. Die Gas-, zuführung 1 erfolgt in einen gemauerten Schacht 2, dessen j Mauerwerk zumindest im oberen Bereich 2a aus hochfeuerfestem Material besteht. Um den Schacht 2 befindet sich .' ringförmig eine Lüftkammer 3» cLi.e über eine Sammelleitung (nicht gezeigt) und gegebenenfalls mit dem System zur Luftvorwärmung in Verbindung steht. Die Luftkammer ist von einer Isolierwand *l· begrenzt. In die Luftkammer münden die Zuführungen für die Starkgas-Teilmenge , wie dies in Figur 1 durch das Gasrohr 6 angedeutet ist.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemässen Brennersystems ' beruht auf drei wesentlichen Punkten und zwar, -

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1. die Starkgas-Teilmenge verbrennt in der aufwärt^strömenden Luft, dabei wird der obere Teil 2a.des Schachtes 2 aufgeheizt.

2. Die in dem Jchacht 2 aufwärts strömende Starkgas-Hauptmenge v/ird in Berührung mit dem erhitzen oberen Teil 2a des Schachtes vorgewärmt, die enthaltenen Kohlenwasserstoffe gekrackt und dabei Kohlenstoff ausgeschieden..

3. Die beiden ströme - also die vorgewärmte und gekrackte Starkgas-Hauptinenge und das üemiscn aus der ;_.e sagten Verbrennungsluft und einer geringen Kenge an Hauch, as aus der .Verbrennung der itarkgas-Teilmenj' e - treten in den Ofen von unten durch die Brennöffnung ein und strömen nur Decke und ζ war so, daß keine wesentliche Durchmischjng stattfindet.

Die L-ündiuij" ies ötarkgases erfolgt nicht plötzlich üter die gesamte henge sondern vorerst ücsr die u.^i.allende des stromes, nachdem noch keine wircelnde uurch-idschung des ü tralen Gasstromes und des Uiunüllenden Luftstroraes erfolgt. Die eigentliche Durchrnischung des Gas&romes mit der erforderlichen Verbrennungsluft erfolgt somit erst nach Umlenkung durch Avifschlatc··! an der Gewölcedecke. Die ^röiste »iärmeent-Wickliing "erfolgt soiiit praktisch im bereich ader den Häfen. Das Gewölbe wird nicht übermässig beansprucht, da die heißesten Stellen in der aamme etwas unterhalb des Gewölbes zu liegen kommen und die strömung sr ichtung der Flaaunengase

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parallel zum Gewölbe bzw. nach unten wirbelnd ist. Im } Geigensatz zu den bisherigen Brennersystemen wird hier

-[ nicht für eine intensive Mischung von Brennstoff und '-""■
Luft gesorgt, sondern durch parallele Führung der beiden Gas-

* ströme bis gegen*das. Ofengewölbe eine vergrösserte, schlep-

pend einsetzende Flamme angestrebt, Vielehe als dicke

j Gasschicht das ganze Cfengewölbe bestreicht. Die dicke f Gasschicht und die ρlühenden Kohlenstoff-Teilchen ergeben f eine stark leuchtende, intensiv strahlende Flamme und

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: damit hohen Wirkungsgrad des Wärmeüberganges bei guter Temperaturverteilunf. Das.. Rauchgas . ist bei Eintritt in . das Abgassystem praktisch vollständig ausgebrannt.

Der Ga s eint ritt, in den Schacht 2 muß so erfolgen, daß das Gas Gelegenheit hat, vorgewärmt und teilweise ge- krackt zu werden. Der Eintritt der Gas-Teilmenge in die gej samte Menge an Verbrennungsluft muß an einer solchen Stelle erfolgen, daß das heiße G misch von Luft und Rauchgas der (.ias-Teilment-e■ den.-. Gas-Zuleitunrsschacht soweit aufheizen kann, daß das durch' eleitete Gas die erforderliche Temperatur für. die teilweise Krackun.-j auf seinem Vf-eg. durch den Schacht erreichen kann.

Es kanr. nar.chir.iil i'i/eckrn^ssiif sein, daß der strahlende Teil des Gas-/;uleitur;?^:sschachts etwas durch die Brenneröff-. nun£ über den Heri,in den Ofenraum reicht.

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bein den Figuren 2 und 3 ist eine/vorzugte Ausführungs-

form der Zuführung der Starkgas-Tellmenge in die Luftkammer .gezeigt. Nach Fig. 2 befindet sich innerhalb der Isolierwand k- ein Verteilerring 10 mit Düsen 11 zum Eintritt des Starkgases in die Luftkammer 3. Wie in Fig. 2a angedeutet, können mehrere derartiger Verteilerringe 10,. _; 10' übereinander in der Isolierwand k angeordnet sein. Auf die-, se Weise erhält man eine Einführung der Starkgas-Teilmenge über zwei Düsenkränze 11, 11' in verschiedenen Niveaus.

In-Fig. 3 ist eine Schlitzanordnung für die Zuführung der Starkgas-Teilmenge gezeigt. In der Isolierwand h befindet sich ein ringförmiger Doppelmantel 12, der sich zu einen Bingschlitz 13 verengt. Die Stellung des Ringschlitzes in Fig. 3 wie auch die Stellung der Düsen nach der Ausführungsform der Fig. 2 ist zweckmassigerweise derart, daß das ausströmende Starkgas in die senkrecht aufwärts strömende Verbrennungsluft gerichtet wird. Auf diese Weise erreicht man eine intensive Aufheizung der Äussenwand des Schachtes 2 und im besonderen des oberen Teils 2a.

■ Eine Abwandlung- des runden Glashafenofens 8 - ist ' ein .ell-i ρ solder Tiegelofen. Das Gewölbe bei ellipsoidem Herd ist in entsprechender Weise eine Art eines fiotationsellipsoids. In einen derartigen Ofen können . beispielsweise zwei Gruppen mit drei Tiegeln eingesetzt

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werden,. Zwischen diesen beiden Gruppen befindet sich zentral angeordnet der Brenner. Im Falle eines ellipsoiden Ofens wird man zweckraässigerweise auch den Brenneraustritt, Schacht 2 und Isolierwand 4 mit ellipsoider Form ausführen, in gleicher Weise ist auch die Luftkammer ausgebildet.

Patentansprüche

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Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Verfahren zur beheizung von runden oder ellipsoiden öefäßöfen wie Hafen-, Tiegelöfen und Warmhaltedfen wie Tiefofen mit zentraler Erenneröffnun^ im Herd für otark-L;as, dadurch" gekennzeichnet , da^i man im ^s Unterofen in die gegebenenfalls vorgewärmte gesamte Verbrennung si uft eine kleine Teilmenge des Startoiases einführt und verbrennt, das heiiäe uesgemisch an einer wärmeübertragenden Wand vorbeileitet, an deren arideren J ei te die iStarkgas-Hauptraenge zur Vorwärmung und teilweisen Krackung der enthaltenen Kohlenwasserstoffe entlan^strömt,. man die teilweise ^ekrackte Starkgas-Hauptaenge und das uasgemisch gemeinsam ohne starke Durchmischunü zentral von unten in den Ofen einführt und dort mit langer leuchtender Flamme verbrennt.
2. 2. Brenner zur Durchführuin. des Verfahren uacii

   spruch 1 g e κ e η η-ζ ei c h η e t durch eine zentrale Zuführung für die otarkgas-Hauptmenge innernal:. eines Schachtes (2) aus mindestens im oberen Teil (2a) feuerfesten material als wärmeübertragende Wand um^eoen von einer Luftkaaner (3)» welche nach aussen von einer Isolierwand (4) begrenzt ist und in die Öffnung^;(6) für die Zufuhr der Stark^as-x'eiLaenj-e vorgesehen sind, sowie eine Brenner öffnung, für ir, .-wesentlichen: parallel aufzeisrende Führung der Gase aus der Luftkanüner (3) und dem Schacht (2) ge^en das Ofeiigewelbe.

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3. 3. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (6) in der Isolierwand (M-) der Luftkammer (3) in eine oder mehreren Ebenen kreisförmig angeordneten Düsen (11) sind.
4. k. Brenner nach Anspruch 2, dadurch .gek. ennzeie.h net, daß die Öffnungen (6) ein in der Isolierwand (k) angeordneter Ringschlitz (13) ist. ;
5. 5. Brenner nach Anspruch 2 bis 4,-dadurch gekennzeichnet, daß die Brennerteile (2, 2a, 3» ^ und 6} bei kreisrunden Öfen koaxial, konzentrisch und bei ellipsoiden Öfen der Geometrie des Ofens entsprechend geformt sind.

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